CEO亲自写代码登上热榜，从零开始打造“裸金属”树莓派

Posted 2021-10-30 QbitAl

晓查 发自 凹非寺
量子位 报道 | 公众号 QbitAI

CEO亲自写的代码是啥样？

来自RealVNC公司的CEO说，自己长年当管理者，代码生疏了，所以决定重拾一下程序员工作，写一点树莓派的代码。

结果，一不小心就上了技术论坛Hacker News 热门。

这串代码究竟是什么？打开这位CEO的Twitter一看，是一段小游戏。

花了一年时间就写了个这？当然不是，这位CEO可是从零开始打造的这款游戏，连系统启动文件都是自己写的。

通常我们使用树莓派都会在SD卡上刷写好操作系统，其实树莓派还能从零开始打造成一款“裸金属”（Bare Metal）计算机。

所谓“裸金属”就是没有操作系统的计算机，直接在逻辑硬件上执行指令。这位CEO说，打造一个裸金属系统是他儿时的志向。

所以就有了这串，从零开始到成功运行Hello World，再到运行小游戏的程序。

从启动硬件到Hello World

目前，该项目已经完成了12章，仍在GitHub上继续更新中，截至今天已经收获了1.6k星。

项目内容有：启动、构建基本代码、运行HelloWorld、调用蓝牙声音硬件等。

在编写代码之前先要准备树莓派4的周边硬件：HDMI线、micro-SD卡以及USB转TTL线。

由于编译过程是在电脑上进行，而程序是在树莓派上运行，因此还要在电脑上安装交叉编译器。

接下来开始引导树莓派启动：

树莓派4运行的第一个代码需要用汇编语言编写，之后由C语言来编写内核。

写好启动代码后，再制作makefile文件进行交叉编译。

CFILES = $(wildcard *.c)
OFILES = $(CFILES:.c=.o)
GCCFLAGS = -Wall -O2 -ffreestanding -nostdinc -nostdlib -nostartfiles
GCCPATH = ../../gcc-arm-10.3-2021.07-x86_64-aarch64-none-elf/bin
all: clean kernel8.img
boot.o: boot.S
$(GCCPATH)/aarch64-none-elf-gcc $(GCCFLAGS) -c boot.S -o boot.o
%.o: %.c
$(GCCPATH)/aarch64-none-elf-gcc $(GCCFLAGS) -c $< -o $@
kernel8.img: boot.o $(OFILES)
$(GCCPATH)/aarch64-none-elf-ld -nostdlib boot.o $(OFILES) -T link.ld -o kernel8.elf
$(GCCPATH)/aarch64-none-elf-objcopy -O binary kernel8.elf kernel8.img
clean:
/bin/rm kernel8.elf .o .img > /dev/null 2> /dev/null || true

运行make后构建内核映像kernel8.img，将镜像文件复制到SD卡中，这样就可以启动树莓派了。

不过树莓派在这一通操作后只能运行启动画面，之后只剩下一个空的黑屏。

然后就是让树莓派程序员熟悉的“Hello World”程序，但是在一台黑屏的机器上如何运行呢？这就需要用到UART串行通信。

刚刚准备的USB转TTL线这时候就派上了用场。

将TTL的RX引线（白色）链接到GPIO的TXD引脚上，TX引线（绿色）链接到GPIO的RXD引脚上，地线（黑线）连接到Ground引脚上。

电脑上还要安装PuTTY，将链接方式选择为“Serial”，Speed设置为115200

这里的头文件io.h也不存在，需要自己定义。

但是此时的树莓派还有没字体文件，也就是屏幕无法正常显示英文字母，也需要自定义。经过一系列操作后，这位CEO终于在屏幕上成功显示了“Hello world！”和几个几何图形。

编程并没有到此截止，这位CEO后面又实现了对蓝牙互传信息、播放音频文件等操作。他还表示，项目还在持续更新中。

关于作者

“裸金属”树莓派的作者Adam Greenwood-Byrne毕业于牛津大学，2009年加入RealVNC担任销售经理，2018年成为这家公司CEO。

他的GitHub主页上目前只有一个项目，第一章内容是他在疫情隔离期间完成的，之后项目就处于休眠状态。

不过从今年的活跃度来看，他从今年开始又重拾了该项目，开始认真写代码了。

参考链接：
[1]https://github.com/isometimes/rpi4-osdev
[2]https://www.rpi4os.com
[3]https://twitter.com/isometim_es/status/1446359865274871818
[4]https://news.ycombinator.com/item?id=28774022